双曲正弦函数

更新时间:2024-06-05 22:21

双曲正弦函数是双曲函数的一种。双曲正弦函数在数学语言上一般记作sinh,也可简写成sh。与三角函数一样,双曲函数也分为双曲正弦、双曲余弦、双曲正切、双曲余切、双曲正割、双曲余割6种,双曲正弦函数和双曲余弦函数是双曲函数中最基本的两种,由这两个函数可推导出双曲正切函数等等。

简介

应用上常遇到以e为底的指数函数和所产生的双曲函数以及它们的反函数——反双曲函数,而双曲正弦函数是双曲函数的一种,它的定义式为。

当x的绝对值很大时,双曲正弦函数的图形在第一象限内接近于曲线,在第三象限内接近于曲线。当x=0时,sinhx=sinh0=0。

定义域和值域

双曲正弦函数的定义域为,值域也为。

奇偶性

双曲正弦函数是奇函数,它的图形通过原点且关于原点对称。

证明如下:

根据奇函数的定义,可得出上述结论。

单调性

双曲正弦函数在区间内它是单调增加的。证明如下:

查双曲函数的导数公式,得到:

双曲余弦函数的值域是。无论取何值,的值永远大于0。可见,双曲正弦函数在内永远是单调递增的。

周期性

无论是双曲正弦函数y=sinhx,还是双曲正切函数y=tanhx、双曲余弦函数y=coshx,它们都不是周期函数

凹凸性

双曲正弦函数在是凸函数,在是凹函数

证明:根据函数凹凸性的判定定理:设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内具有一阶和二阶导数,那么:

(1)若在(a,b)内,,则f(x)在[a,b]上的图形是凹的

(2)若在(a,b)内,,则f(x)在[a,b]上的图形是凸的

根据双曲函数的导数公式,求得双曲正弦函数的二阶导数为:

可见,双曲正弦函数的二阶导数仍然是双曲正弦函数(它本身),而根据双曲正弦函数的单调性,且sinh0=0。可知当x>0时,sinhx的二阶导数大于0。x<0时,sinhx的二阶导数小于0,则可得出上述结论。

导数

双曲正弦函数的导数是双曲余弦函数,即。

不定积分

双曲正弦函数的积分是这样的:

其中,大写的C为任意常数。不难发现,除去任意常数C,双曲正弦函数的积分也是双曲余弦函数。

其中,大写的C为任意常数。

泰勒展开式

双曲正弦函数的泰勒展开式为:

即:

反函数

双曲正弦函数的反函数是反双曲正弦函数,数学表示上记作arsinh。它的定义式为:

函数y=arsinhx的定义域为,它是奇函数,在区间内单调增加。

其他双曲函数

双曲正弦函数:shx=[e^x-e^(-x)]/2

双曲余弦函数:chx=[e^x+e^(-x)]/2

双曲正切函数:thx=[e^x-e^(-x)]/[e^x+e^(-x)]

双曲余切函数:chx=[e^x+e^(-x)]/[e^x-e^(-x)]

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